KR101415745B1 - Micron electron optical column - Google Patents

Micron electron optical column Download PDF

Info

Publication number
KR101415745B1
KR101415745B1 KR1020130010826A KR20130010826A KR101415745B1 KR 101415745 B1 KR101415745 B1 KR 101415745B1 KR 1020130010826 A KR1020130010826 A KR 1020130010826A KR 20130010826 A KR20130010826 A KR 20130010826A KR 101415745 B1 KR101415745 B1 KR 101415745B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron beam
electrode
electron
source
unit
Prior art date
Application number
KR1020130010826A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오태식
김호섭
김대욱
안승준
Original Assignee
선문대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 선문대학교 산학협력단 filed Critical 선문대학교 산학협력단
Priority to KR1020130010826A priority Critical patent/KR101415745B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101415745B1 publication Critical patent/KR101415745B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06—Electron sources; Electron guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/047—Changing particle velocity
    • H01J2237/0473—Changing particle velocity accelerating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10—Lenses
    • H01J2237/12—Lenses electrostatic
    • H01J2237/1207—Einzel lenses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

Disclosed is a technology relating to a miniature electron optical column which improves the resolution, is capable of performing the high-speed deflection, maintains a wider scanning area on the surface of a sample, and acquires the manufacturing convenience. The miniature electron optical column according to the present invention is characterized by comprising an electron emitting source for emitting electrons using the principle of field electron emission; a source lens part for inducing electron emission from the electron emitting source to form an electron beam in the electron emitting source; a deflection part for deflecting the electron beam; and a focusing lens part for focusing the electron beam entering the deflection part on a target, wherein the source lens part comprises a control electrode part for fluidly receiving voltage according to a moving distance to adjust the focusing power of the electron beam generated in the electron emitting source.

Description

초소형 전자 광학 칼럼{MICRON ELECTRON OPTICAL COLUMN}MICRON ELECTRON OPTICAL COLUMN

본 발명은 초소형 전자 광학 칼럼에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 해상도를 높이고, 시료 표면에서의 스캔 영역을 보다 크게 유지할 수 있으며, 제조상의 용이성을 확보한 초소형 전자 광학 칼럼에 관한 것이다. The present invention relates to a microelectronic column. More particularly, the present invention relates to a miniature electro-optical column capable of increasing the resolution, maintaining a larger scan area on the sample surface, and ensuring ease of manufacture.

반도체 산업분야나 디스플레이 산업분야에서 사용되어지고 있는 전자빔을 이용하는 제조장치나 검사장비는 기존의 광학 장비에 비하여 해상도가 매우 우수함에도 불구하고, 전자빔의 발생 및 제어 구조체인 전자 컬럼의 크기가 벌키(bulky)하다. 따라서, 기존의 전자빔을 이용한 전자 컬럼은 크기가 방대하고, 전자빔의 가속전압이 수 kV에서 수십 kV 정도로 높아서 시료나 기판의 구조물에 손상(defect)을 발생시킬 우려가 있다. 뿐만 아니라 처리속도가 느려서 생산성이 떨어지는 문제가 있기 때문에 반도체용 마스크 제작장치나 디스플레이용 TFT(Thin Film Transistor) 기판 검사장비 등에 일부 제한적인 용도로만 활용되어지고 있다. Although the manufacturing apparatus and the inspection apparatus using the electron beam which are used in the semiconductor industry or the display industry are superior in resolution compared to the existing optical apparatuses, the size of the electron column, which is an electron beam generation and control structure, )Do. Therefore, the conventional electron column using the electron beam is large in size, and the acceleration voltage of the electron beam is as high as several kV to several tens kV, which may cause a defect in the structure of the sample or the substrate. In addition, since the process speed is slow and productivity is low, it is used only for a limited use in a semiconductor mask manufacturing apparatus or a thin film transistor (TFT) substrate inspection apparatus for a display.

이러한 문제점들을 극복하기 위하여 전자 컬럼의 크기를 대폭 축소시킨 초소형 전자 광학 컬럼이 개발되어지고 있으며, 이를 일반적으로 마이크로 컬럼(micro-column 혹은 microcolumn)이라고 부르고 있다. 마이크로 컬럼은 전체 크기가 수 mm 정도로 작게 만들 수 있기 때문에 장치의 크기를 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 한 개의 장치 내에 복수개의 초소형의 전자 광학 컬럼을 배치시켜 동작시킴으로써 생산성을 극대화시킬 수 있다. 또한 전자빔의 가속전압을 1kV 이하로 설정할 수 있기 때문에 시료나 기판의 구조물에 손상(defect)을 발생시킬 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다. In order to overcome these problems, a miniaturized electro-optical column having greatly reduced the size of an electron column has been developed and is generally called a micro-column or a microcolumn. Since the size of the microcolumn can be made as small as several millimeters, it is possible not only to reduce the size of the device but also to maximize the productivity by arranging and operating a plurality of microelectronic columns in one device. In addition, since the acceleration voltage of the electron beam can be set to 1 kV or less, there is an advantage that the possibility of generating a defect in the sample or substrate structure can be minimized.

그러나 이러한 초소형 전자 컬럼의 경우는 단순한 구조와 낮은 가속전압의 사용으로 인해 종래의 벌키(bulky)한 전자 컬럼에 비해 해상력(resolution)이 저하될 수 있고, 시료 표면(target surface)에 도달하는 탐침(probe) 전류가 다소 감소되어지는 문제점이 있어 이를 개선시키기 위한 연구개발이 활발이 진행되어지고 있다. 탐침(probe) 전류가 감소되어지는 경우는 해상도를 높이기 위한 시료 표면에서의 전자빔 탐침의 초고속 스캔이나 복수개의 초소형의 전자 광학 컬럼을 배치하는데 제약 조건이 될 수 있다.However, in the case of such a microelectronic column, resolution may be lowered compared with a conventional bulky electron column due to the use of a simple structure and a low acceleration voltage, and a probe (for example, probe) current is somewhat reduced, and research and development has been actively carried out to improve this. When the probe current is reduced, it may be a constraint on the super-high-speed scanning of the electron beam probe on the surface of the sample to increase the resolution or the placement of a plurality of ultra-small electro-optical columns.

관련하여, 한국공개특허 제10-2001-0074651호는 "집적화된 마이크로컬럼과 주사프로브현미경 어레이"에 관한 기술을 개시하고 있다.In connection with this, Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0074651 discloses a technique related to "integrated microcolumns and scanning probe microscope arrays ".

발명의 목적은 시료 표면에 도달하는 탐침 전류를 증가시킴과 동시에, 전자빔의 크기를 작게 형성하는 것이다. An object of the present invention is to increase the probe current reaching the surface of the sample while reducing the size of the electron beam.

그리고, 본 발명은 해상도를 높이고, 시료 표면에서의 스캔 영역을 크게 유지하는 것을 목적으로 한다. The present invention aims to increase the resolution and to maintain a large scan area on the sample surface.

또한, 본 발명은 장치에 대한 높은 전압 인가로 인하여 생기는 시료 표면에서의 스캔 영역 감소의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to solve the problem of reduction of the scan area on the surface of a sample caused by high voltage application to the apparatus.

더불어, 본 발명은 팁 전극과 인출 전극부의 전자빔 통과공을 쉽게 정렬할 수 있는 구조를 제안하여, 제조상의 용이성을 확보하는 것을 목적으로 한다. In addition, it is an object of the present invention to provide a structure capable of easily aligning an electron beam passage hole of a tip electrode and a drawing electrode portion, thereby ensuring ease of manufacture.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초소형 전자 광학 컬럼은 전계 전자 방출 원리를 이용하여 전자를 방출시키는 전자 방출원; 상기 전자 방출원으로부터 전자 방출을 유도하여 상기 전자빔이 형성되게 하는 소스 렌즈부; 상기 전자빔을 편향시키는 편향부; 및 상기 편향부를 통과한 상기 전자빔을 타겟에 집속시키는 집속 렌즈부를 포함하며, 상기 소스 렌즈부는 상기 전자 방출원에서 발생되는 상기 전자빔의 집속력을 조절하기 위하여, 동작거리에 따라 전압이 유동적으로 인가되는 제어 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a micro-electro-optical column including: an electron emission source that emits electrons using a field emission principle; A source lens unit for inducing electron emission from the electron emission source to form the electron beam; A deflection unit for deflecting the electron beam; And a focusing lens unit focusing the electron beam that has passed through the deflecting unit to a target, wherein the source lens unit applies a voltage in accordance with an operation distance to control the focusing speed of the electron beam generated from the electron emission source And a control electrode portion.

이 때, 상기 소스 렌즈부는, 상기 전자 방출원에서의 전자 방출을 유도하는 인출 전극부; 상기 인출 전극부에서 방출된 상기 전자를 가속하는 가속 전극부; 및 상기 가속 전극부에 의하여 가속된 상기 전자에 의한 전자빔의 양과 크기를 제어하는 제한 전극부를 포함하여 구성될 수 있다. In this case, the source lens unit may include: an extraction electrode unit for inducing emission of electrons from the electron emission source; An acceleration electrode part for accelerating the electrons emitted from the drawing electrode part; And a limiting electrode unit for controlling the amount and the size of the electron beam by the electrons accelerated by the acceleration electrode unit.

이 때, 상기 제어 전극부는, 상기 인출 전극부와 상기 가속 전극부의 사이에 형성될 수 있다. At this time, the control electrode portion may be formed between the lead electrode portion and the acceleration electrode portion.

이 때, 상기 제어 전극부에서 상기 전자빔이 통과하는 제어 전극 통과공의 직경은, 상기 인출 전극부에 형성된 상기 전자빔이 통과하는 인출 전극 통과공의 직경과 같거나 크게 형성될 수 있다. At this time, the diameter of the control electrode passage through which the electron beam passes in the control electrode portion may be equal to or larger than the diameter of the extraction electrode passage through which the electron beam formed in the extraction electrode portion passes.

이 때, 상기 편향부는 각각 상기 전자빔을 편향시키는 제 1 서브 편향부 및 제 2 서브 편향부를 포함하는 8중극 정전 2중 편향부(Octupole electrostatic double deflector) 또는 4중극 정전 2중 편향부(Quadrupole electrostatic double deflector)로 구성될 수 있다. In this case, the deflecting unit may include an octupole electrostatic double deflector or a quadrupole electrostatic double deflector including a first sub-deflection unit and a second sub-deflection unit, deflector).

이 때, 상기 제 1 서브 편향부 및 상기 제 2 서브 편향부는 상기 소스 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 편향시키도록, 상기 소스 렌즈부와 상기 집속 렌즈부의 사이에 형성될 수 있다. In this case, the first sub-deflecting unit and the second sub-deflecting unit may be formed between the source lens unit and the focusing lens unit to deflect the electron beam that has passed through the source lens unit.

이 때, 상기 제 1 서브 편향부는 상기 소스 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 상기 집속 렌즈부의 중심부를 통과하게 조정하거나 상기 전자빔의 형상을 조정하도록 상기 소스 렌즈부와 상기 집속 렌즈부의 사이에 형성되며, 상기 제 2 서브 편향부는 상기 집속 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 편향시키도록 상기 집속 렌즈부와 상기 타겟의 사이에 형성될 수 있다. The first sub-deflector may be formed between the source lens unit and the focusing lens unit to adjust the shape of the electron beam or adjust the electron beam passing through the center of the focusing lens unit through the source lens unit, And the second sub-deflecting unit may be formed between the focusing lens unit and the target to deflect the electron beam that has passed through the focusing lens unit.

이 때, 상기 편향부는 상기 집속 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 편향시키도록, 상기 집속 렌즈부와 상기 타겟의 사이에 형성될 수 있다. At this time, the deflecting unit may be formed between the focusing lens unit and the target so as to deflect the electron beam that has passed through the focusing lens unit.

이 때, 상기 집속 렌즈부는 복수개의 서브 전극부를 포함하는 아인젤 렌즈(Einzel lens)로 형성될 수 있다. In this case, the focusing lens unit may be an Einzel lens including a plurality of sub-electrode units.

이 때, 상기 제어 전극부는 상기 인출 전극부와 상기 가속 전극부로부터 각각 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위 내에 위치할 수 있다. At this time, the control electrode portion may be positioned within the range of 100 탆 to 500 탆 from the extraction electrode portion and the acceleration electrode portion, respectively.

이 때, 상기 제어 전극부에는 상기 전자 방출원에 인가되는 전압의 90% 이하의 전압이 유동적으로 인가될 수 있다. At this time, a voltage of 90% or less of the voltage applied to the electron emission source may be fluidly applied to the control electrode portion.

이 때, 전자 방출원은, 텅스텐(W), 몰리브텐(Mo), 탄화하프늄(HfC), 실리콘(Si), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등을 이용하여 구성될 수 있다. At this time, the electron emission source is constituted by using tungsten (W), molybdenum (Mo), hafnium carbide (HfC), silicon (Si), carbon nanotube, graphene or the like .

이 때, 상기 동작거리는 상기 집속 렌즈부의 출구에서부터 상기 타겟까지의 거리일 수 있다.In this case, the operation distance may be a distance from the exit of the focusing lens unit to the target.

본 발명의 실시예에 따르면, 전자의 발산력을 제어하기 위한 제어 전극부를 추가 구성함으로써, 종래의 기술보다 시료 표면에 도달하는 탐침 전류를 증가시킴과 동시에, 전자빔의 크기를 작게 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 해상도를 높이고, 고속으로 전자빔을 주사시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention, by additionally providing the control electrode portion for controlling the diverging power of electrons, the probe current reaching the surface of the sample can be increased and the size of the electron beam can be reduced. Therefore, the present invention can increase the resolution and scan the electron beam at high speed.

더불어, 본 발명은 고해상도를 유지하면서도 집속 렌즈부를 감속모드로 동작시킴으로써 시료 표면에서의 스캔 영역을 크게 유지할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 종래 기술에서 해상도를 향상시키기 위한 방안으로 제시된 집속 렌즈부를 가속모드로 구동시킴으로 인하여 생기는 시료 표면에서의 스캔 영역 감소의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, the scan area on the sample surface can be largely maintained by operating the focusing lens unit in the deceleration mode while maintaining high resolution. Accordingly, the present invention can solve the problem of the reduction of the scan area on the surface of the sample caused by driving the focusing lens unit, which is proposed as a method for improving the resolution in the prior art, in the acceleration mode.

또한, 본 발명은 인출 전극부의 전자빔 통과공의 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있기 때문에, 팁 전극과 인출 전극부의 전자빔 통과공을 쉽게 정렬할 수 있다. 따라서, 본 발명은 위치 정렬을 위한 별도의 스캐너나 위치 조정기가 필요치 않으므로, 제조상의 용이성을 확보할 수 있다. Furthermore, since the size of the electron beam passage hole of the drawing electrode section can be relatively large, the electron beam passage hole of the tip electrode and the drawing electrode section can be easily aligned. Therefore, the present invention does not require a separate scanner or position adjuster for position alignment, thus ensuring ease of manufacture.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼에서의 전자빔의 궤적(trajectory) 형태를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 제어 전극부의 유무에 따라 초소형 전자 광학 컬럼에서의 전자빔의 궤적 형태를 비교하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 소스 렌즈부에 있어서, 제어 전극부의 형성으로 인하여 달라지는 등전위선 분포 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼과 종래의 초소형 전자 광학 컬럼의 타겟에서의 전자빔 크기를 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성을 나타낸 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a microelectronic optical column according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a trajectory shape of an electron beam in a micro-electro-optical column according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3 and 4 are diagrams for comparing the trajectory shapes of the electron beams in the micro-electro-optical column according to the presence or absence of the control electrode portion.
Figs. 5 to 7 are diagrams for explaining the equipotential line distribution characteristic of the source lens unit, which is different due to the formation of the control electrode part. Fig.
8 is a graph comparing electron beam sizes in a target of a microelectronic optical column according to an embodiment of the present invention and a conventional microelectronic optical column.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of a micro-electro-optical column according to another embodiment of the present invention.
10 is a perspective view illustrating a configuration of a microelectronic optical column according to another embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration and operation of a microelectronic column according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼에서의 전자빔의 궤적(trajectory) 형태를 도시한 도면이다. 도 3 및 도 4는 제어 전극부의 유무에 따라 초소형 전자 광학 컬럼에서의 전자빔의 궤적 형태를 비교하기 위한 도면이다.
1 is a perspective view illustrating a configuration of a microelectronic optical column according to an embodiment of the present invention. 2 is a view showing a trajectory shape of an electron beam in a micro-electro-optical column according to an embodiment of the present invention. FIGS. 3 and 4 are diagrams for comparing the trajectory shapes of the electron beams in the micro-electro-optical column according to the presence or absence of the control electrode portion.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(100)은 전자 방출원(110), 소스 렌즈부(120), 편향부(130), 및 집속 렌즈부(140)를 포함하여 구성된다. 1, a micro-electro-optical column 100 according to the present invention includes an electron emission source 110, a source lens unit 120, a deflecting unit 130, and a focusing lens unit 140 .

전자 방출원(110)은 전계 전자 방출 원리를 이용하여, 팁 전극(111)을 통하여 전자를 방출시킨다. 전자 방출원(110)의 구동 전압은 - 수백 V 내지 -1 kV 범위에서 형성된다. 그리고, 이러한 전자 방출원(110)은 텅스텐(W), 몰리브텐(Mo), 탄화하프늄(HfC), 실리콘(Si), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등을 이용하여 구성되어질 수 있다. The electron emission source 110 emits electrons through the tip electrode 111 using the principle of electric field emission. The driving voltage of the electron emission source 110 is formed in the range of several hundreds V to -1 kV. The electron emission source 110 may be formed using tungsten (W), molybdenum (Mo), hafnium carbide (HfC), silicon (Si), carbon nanotube, graphene, .

소스 렌즈부(120)는 전자 방출원(110)으로부터 전자 방출을 유도하여 전자빔이 형성되도록 한다. 보다 구체적으로, 소스 렌즈부(120)는 인출 전극부(121), 제어 전극부(122), 가속 전극부(123), 및 제한 전극부(124)를 포함하여 구성된다. The source lens unit 120 induces electron emission from the electron emission source 110 to form an electron beam. More specifically, the source lens unit 120 includes an extraction electrode unit 121, a control electrode unit 122, an acceleration electrode unit 123, and a limiting electrode unit 124.

인출 전극부(121)는 전자 방출원(110)에서의 전자 방출을 유도한다. 이러한, 인출 전극부(121)의 중심부에는 전자 방출원(110)으로부터 방출되는 전자빔이 통과되는 인출 전극 통과공(121a)이 형성될 수 있다. 이러한, 인출 전극부(121)에는 0 V 내지 -수백 V의 전압이 인가된다. 인출 전극부(121)에 인가되는 전압에 따라서, 전자 방출원(110)에서 방출되어지는 에미션 전류(Emission current)의 양이 조절되어 진다. The extraction electrode portion 121 induces electron emission from the electron emission source 110. An outgoing electrode passage hole 121a through which the electron beam emitted from the electron emitting source 110 passes may be formed in the central portion of the drawing electrode section 121. A voltage of 0 V to several hundreds V is applied to the drawing electrode portion 121. The amount of the emission current emitted from the electron emission source 110 is controlled in accordance with the voltage applied to the extraction electrode unit 121.

제어 전극부(122)는 전자 방출원(110)에서 방출되어 인출 전극부(121)의 인출 전극 통과공(121a)을 통과한 전자빔의 집속력을 조절한다. 이를 위하여, 제어 전극부(122)에는 동작거리에 따라 전압이 유동적으로 인가된다. 여기서, 동작거리는 집속 렌즈부(140)의 출구 즉, 제 3 서브 전극부(143)로부터 타겟(T)까지의 거리를 말한다. 그리고 이 때, 제어 전극부(122)에는 전자빔의 효율적 제어를 위하여, 전자 방출원(110)에 인가되는 전압의 90% 이하의 전압이 유동적으로 인가된다. 즉, 제어 전극부(122)에는 전자 방출원(110)에 인가되는 전극 전압에 따라서 0 V 내지 -수백 V 정도의 전압이 유동적으로 인가되어, 가속 전극부(123) 및 제한 전극부(124)로 입사되는 전자빔의 궤적을 최적화 시킨다. 이를 통하여, 집속 렌즈부(140)를 통과하는 전자빔의 궤적을 최적화함으로써 시료 표면 즉, 타겟(T)에서의 전자빔을 최소로 형성할 수 있다. The control electrode unit 122 adjusts the focusing speed of the electron beam emitted from the electron emission source 110 and passed through the drawing electrode passing hole 121a of the drawing electrode unit 121. [ To this end, a voltage is applied to the control electrode part 122 according to the operation distance. Here, the working distance refers to the distance from the exit of the focusing lens unit 140, that is, from the third sub-electrode unit 143 to the target T. [ At this time, a voltage of 90% or less of the voltage applied to the electron emission source 110 is applied to the control electrode unit 122 in order to control the electron beam efficiently. That is, a voltage of about 0 V to a few hundreds V is applied to the control electrode part 122 according to the electrode voltage applied to the electron emission source 110, so that the acceleration electrode part 123 and the limiting electrode part 124, Thereby optimizing the locus of the electron beam incident on the electron beam. Thus, the electron beam at the surface of the sample, that is, the target T can be minimized by optimizing the trajectory of the electron beam passing through the focusing lens unit 140.

이러한, 제어 전극부(122)의 중심부에는 전자 방출원(110)으로부터 방출되는 전자빔이 통과되는 제어 전극 통과공(122a)이 형성될 수 있다. 이 때, 제어 전극 통과공(122a)의 직경은, 인출 전극부(121)와의 용이한 정렬을 위하여, 인출 전극 통과공(121a)의 직경과 같거나 크게 형성될 수 있다. 그리고, 제어 전극부(122)는 인출 전극부(121)와 후술하는 가속 전극부(123)의 사이에 형성된다. 또한, 제어 전극부(122)는 전자빔의 효과적인 제어를 위하여 인출 전극부(121)로부터 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위 내에 위치할 수 있다. 그리고, 제어 전극부(122)는 전자빔의 효과적인 제어를 위하여 가속 전극부(123)로부터 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위 내에 위치할 수 있다. A control electrode passage hole 122a through which the electron beam emitted from the electron emission source 110 passes may be formed at the central portion of the control electrode portion 122. The diameter of the control electrode passage hole 122a may be equal to or greater than the diameter of the extraction electrode passage hole 121a for easy alignment with the extraction electrode portion 121. [ The control electrode portion 122 is formed between the extraction electrode portion 121 and the acceleration electrode portion 123 described later. In addition, the control electrode portion 122 may be positioned within the range of 100 탆 to 500 탆 from the drawing electrode portion 121 for effective control of the electron beam. The control electrode unit 122 may be positioned within the range of 100 탆 to 500 탆 from the acceleration electrode unit 123 for effective control of the electron beam.

가속 전극부(123)는 인출 전극부(121)에서 방출된 전자를 가속한다. 이러한, 가속 전극부(123)의 중심부에는 전자 방출원(110)으로부터 방출되는 전자빔이 통과되는 가속 전극 통과공(123a)이 형성될 수 있다. 이러한, 가속 전극부(123)에는 0 V 내지 -수백 V의 전압이 인가된다. The accelerating electrode unit 123 accelerates electrons emitted from the drawing electrode unit 121. An accelerating electrode passage 123a through which the electron beam emitted from the electron emitting source 110 passes may be formed at the center of the accelerating electrode unit 123. A voltage of 0 V to -several hundred V is applied to the acceleration electrode unit 123.

제한 전극부(124)는 가속 전극부(123)에 의하여 가속된 전자에 의한 전자빔의 양과 크기를 제어한다. 이러한, 제한 전극부(124)의 중심부에는 전자 방출원(110)으로부터 방출되는 전자빔이 통과되는 제한 전극 통과공(124a)이 형성될 수 있다. 이러한, 제한 전극부(124)에는 0 V (Ground) 전압이 인가될 수 있다. The limiting electrode portion 124 controls the amount and size of the electron beam by the electrons accelerated by the accelerating electrode portion 123. A limiting electrode passage hole 124a through which the electron beam emitted from the electron emission source 110 passes may be formed in the central portion of the limiting electrode portion 124. A 0 V (ground) voltage may be applied to the limiting electrode unit 124.

편향부(130)는 소스 렌즈부(120)를 통과한 전자빔을 편향시킨다. 이러한, 편향부(130)는 전자빔의 효과적인 제어를 위하여, 각각 상기 전자빔을 편향시키는 제 1 서브 편향부(131) 및 제 2 서브 편향부(132)를 포함하는 8중극 정전 2중 편향부(Octupole electrostatic double deflector) 또는 4중극 정전 2중 편향부(Quadrupole electrostatic double deflector)로 구성될 수 있다. 제 1 서브 편향부(131) 및 제 2 서브 편향부(132)는 소스 렌즈부(120)를 통과한 전자빔을 편향시키도록, 소스 렌즈부(120)와 집속 렌즈부(130)의 사이에 형성될 수 있다. 편향부(130)는 장치의 활용 조건에 따라, 다양하게 위치가 변경될 수 있다. 편향부(130)의 위치의 변형 실시예에 대하여는 도 9 및 도 10과 함께 후술한다. The deflecting unit 130 deflects the electron beam passing through the source lens unit 120. The deflecting unit 130 may include an octupole including a first sub-deflecting unit 131 and a second sub-deflecting unit 132 for deflecting the electron beam, respectively, for effective control of the electron beam. an electrostatic double deflector, or a quadrupole electrostatic double deflector. The first sub-deflection section 131 and the second sub-deflection section 132 are formed between the source lens section 120 and the focusing lens section 130 so as to deflect the electron beam that has passed through the source lens section 120 . The deflecting unit 130 can be variously changed in accordance with the utilization conditions of the apparatus. A modified example of the position of the deflection part 130 will be described later with reference to Figs. 9 and 10. Fig.

집속 렌즈부(140)는 편향부(130)를 통과한 전자빔을 집속시켜 타겟(T)에서 최소의 전자빔을 형성시킨다. 이러한, 집속 렌즈부(140)는 제 1 서브 전극부(141), 제 2 서브 전극부(142), 및 제 3 서브 전극부(143)를 포함하는 아인젤 렌즈(Einzel lens)로 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 서브 전극부(141), 제 2 서브 전극부(142), 및 제 3 서브 전극부(143)의 각각에는 전자빔이 통과하는 제 1 서브 전극 통과공(141a), 제 2 서브 전극 통과공(142a), 및 제 3 서브 전극 통과공(143a)이 형성된다. 이 때, 제 1 서브 전극 통과공(141a), 제 2 서브 전극 통과공(142a), 및 제 3 서브 전극 통과공(143a)은 직경이 같거나 서로 다르게 형성될 수 있다. The focusing lens unit 140 focuses the electron beam passing through the deflecting unit 130 to form a minimum electron beam at the target T. [ The focusing lens unit 140 may be formed of an Einzel lens including a first sub-electrode unit 141, a second sub-electrode unit 142, and a third sub- have. The first sub-electrode portion 141, the second sub-electrode portion 142, and the third sub-electrode portion 143 are provided with a first sub-electrode passage hole 141a through which an electron beam passes, An electrode passage hole 142a, and a third sub-electrode passage hole 143a are formed. In this case, the first sub-electrode passage hole 141a, the second sub-electrode passage hole 142a, and the third sub-electrode passage hole 143a may have the same or different diameters.

집속 렌즈부(140)의 아인젤 렌즈에서는 구동 방식에 따라 포커스 전압의 인가방식이 다음과 같이 구분된다. 가속모드(Accelerating mode)로 구동되는 경우는 아인젤 렌즈의 제 1 서브 전극부(141) 및 제 3 서브 전극부(143)에 0 V 전압을 인가하며, 제 2 서브 전극부(142)에는 소정의 양(+)의 포커스 전압이 인가된다. 감속모드(Decelerating mode 혹은 Retarding mode)의 경우는 제 1 서브 전극부(141) 및 제 3 서브 전극부(143)에 0 V 전압을 인가하며, 제 2 서브 전극부(142)에는 소정의 음(-)의 포커스 전압이 인가된다. In the Einzel lens of the focusing lens unit 140, the focus voltage application method is classified as follows according to the driving method. In the case of driving in the accelerating mode, a voltage of 0 V is applied to the first sub-electrode portion 141 and the third sub-electrode portion 143 of the Einzel lens, and a voltage of 0 V is applied to the second sub- A positive (+) focus voltage is applied. In the decelerating mode or the retarding mode, a voltage of 0 V is applied to the first sub-electrode portion 141 and the third sub-electrode portion 143 while a predetermined negative voltage is applied to the second sub- -) is applied.

이와 같이, 전자 방출원(110), 소스 렌즈부(120), 편향부(130), 및 집속 렌즈부(140)를 통과한 전자빔은 소스 렌즈부(120)의 제어 전극부(122)에 의하여, 타겟의 표면에서의 탐침 전류가 수 nA가 되도록 제어될 수 있다. The electron beam that has passed through the electron emission source 110, the source lens unit 120, the deflection unit 130, and the focusing lens unit 140 is focused by the control electrode unit 122 of the source lens unit 120 , The probe current at the surface of the target can be controlled to be several nA.

특히, 제한 전극부(124)의 제한 전극 통과공(124a)의 직경이 2.5㎛인 경우에 전자 방출원(110)으로부터의 tip 전류를 10 ㎂로 설정했을 때 시료 표면에서의 전류인 탐침 전류를 비교해 보면, 제어 전극부(122)가 없는 종래 구조의 경우에서는 1㎁ 인 반면에 본 발명의 구조의 경우에서는 2~3㎁ 정도이므로 종래 대비 2~3배 정도의 전류치를 확보할 수 있다. 이는 초소형 전자 광학 컬럼에서 우려되고 있는 탐침 전류의 감소를 극복하는 것으로 탐침 전류의 증가로 인해 초고속 스캔 장비에도 적용 가능함을 알 수 있다.
Particularly, when the tip current from the electron emission source 110 is set to 10 占 경우 when the diameter of the limiting electrode passage hole 124a of the limited electrode portion 124 is 2.5 占 퐉, the probe current, which is the current on the surface of the sample, In comparison, in the case of the conventional structure without the control electrode part 122, the current is 1 picoseconds, whereas in the case of the structure of the present invention, the current value is about 2 to 3 picoseconds. It can overcome the decrease of the probe current, which is a concern in ultra-small electro-optic columns, and it can be applied to ultra-fast scan equipment due to the increase of probe current.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(100)에서의 전자빔(L)의 궤적 경로가 도시되어 있다. 먼저, 소스 렌즈부(120)의 인출 전극부(121)와 전자 방출원(110)의 팁 전극(111) 사이에 형성되는 강한 전기장에 의하여 전계 전자 방출이 유도되어 팁 전극(111)에서 전자빔(L)이 방출된다. 그리고, 제어 전극부(122)가 인출 전극부(121)의 인출 전극 통과공(121a)을 통과한 전자빔(L)의 집속력을 조절한다. 이 때, 제어 전극부(122)에는 동작거리 (Working distance)에 따라 전압이 유동적으로 인가되어, 전자빔(L)의 집속력을 조절한다. 그리고, 가속 전극부(123)가 제어 전극 통과공(122a)을 통과하는 전자빔(L)의 전자를 가속한다. 그리고, 제한 전극부(124)가 가속 전극 통과공(123a)을 통과한 전자빔(L)의 양과 크기를 기 정하여진 수치로 제한한다. 이 후, 소스 렌즈부(120)를 통과한 전자빔(L)을 편향부(130)가 편향시킨다. 그리고, 편향부(130)를 통과한 전자빔(L)은 집속 렌즈부(140)에 의하여 타겟에 집속되면서 주사된다. 미설명 부호 L'는 전자 방출원(110)에서 발생하긴 하였지만, 인출 전극 통과공(121a), 제어 전극 통과공(122a), 가속 전극 통과공(123a), 및 제한 전극 통과공(124a)의 한정된 직경에 의하여 통과하지 못한 전자빔의 궤적을 표시한 것이다.
2, a trajectory path of an electron beam L in a micro-electro-optical column 100 according to an embodiment of the present invention is shown. First, field electron emission is induced by a strong electric field formed between the extraction electrode part 121 of the source lens part 120 and the tip electrode 111 of the electron emission source 110, L) is released. The control electrode unit 122 adjusts the collecting force of the electron beam L passing through the extraction electrode passage hole 121a of the extraction electrode unit 121. [ At this time, a voltage is flexibly applied to the control electrode unit 122 according to the working distance to control the focusing power of the electron beam L. The accelerating electrode unit 123 accelerates electrons of the electron beam L passing through the control electrode passage hole 122a. The limiting electrode unit 124 limits the amount and size of the electron beam L passing through the acceleration electrode passage hole 123a to a predetermined value. Thereafter, the deflecting unit 130 deflects the electron beam L passing through the source lens unit 120. The electron beam L passing through the deflecting unit 130 is focused on the target by the focusing lens unit 140 and is scanned. Although the unexplained reference character L 'is generated in the electron emission source 110, the outgoing electrode passing hole 121a, the control electrode passing hole 122a, the acceleration electrode passing hole 123a, and the limiting electrode passing hole 124a The trajectory of the electron beam which can not pass due to the limited diameter.

도 3 및 도 4를 참조하여, 초소형 전자 광학 컬럼에 있어서, 제어 전극부(122)의 유무에 따라 변하는 전자빔(L1, L2)의 궤적(Trajectory)을 비교 설명하도록 한다. 구체적으로, 도 3은 도 1에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(100)에 있어서, 제어 전극부(122)가 없는 구성, 도 4는 제어 전극부(122)가 있는 구성에 해당한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제어 전극부(122)가 있는 경우에 전자빔(L2)의 집속력이 높아지고, 따라서, 전자빔(L2)의 발산 각도가 크게 줄어들면서, 제한 전극부(124)에 도달하는 전자빔의 직경이 대폭 감소하는 것을 확인할 수 있다.
3 and 4, the trajectories of the electron beams L1 and L2 vary depending on the presence or absence of the control electrode portion 122 in the microelectronic-optical column. Specifically, Fig. 3 corresponds to the configuration in which the control electrode unit 122 is not provided in the micro-electro-optical column 100 according to Fig. 1, and Fig. 4 corresponds to the configuration in which the control electrode unit 122 is provided. 3 and 4, when the control electrode part 122 is present, the electron beam L2 is concentrated at a high speed, and thus the divergence angle of the electron beam L2 is greatly reduced, It can be confirmed that the diameter of the arriving electron beam is greatly reduced.

도 5 내지 도 7은 소스 렌즈부에 있어서, 제어 전극부의 형성으로 인하여 달라지는 등전위선 분포 특성을 설명하기 위한 도면이다. Figs. 5 to 7 are diagrams for explaining the equipotential line distribution characteristic of the source lens unit, which is different due to the formation of the control electrode part. Fig.

본 발명에 의한 초소형 전자 광학 컬럼에 있어서, 소스 렌즈부에서의 제어 전극부(122)의 유무에 따른 설계적 차이를 비교하기 위하여, 도 5 내지 도 7에 등전위선(Equi-potential line) 분포 특성을 도시하였다. In order to compare design differences in the source lens unit according to the presence or absence of the control electrode unit 122 in the micro-electro-optical column according to the present invention, FIGS. 5 to 7 show equipotential line distribution characteristics Respectively.

도 5는 제어 전극부가 없는 종래의 초소형 전자 광학 컬럼에 적용된 소스 렌즈부에서의 등전위선 분포를 나타낸 것으로, 인출 전극부(121), 가속 전극부(123), 및 제한 전극부(124)의 전자빔 통과공의 직경이 전부 상이한 경우이다. 그리고, 도 5의 소스 렌즈부에 있어서, 인출 전극부(121)의 인출 전극 통과공의 직경은 5 ㎛, 가속 전극부(123)의 가속 전극 통과공의 직경이 100 ㎛, 제한 전극부(124)의 제한 전극 통과공의 직경이 2.5 ㎛로 구성되어 있다. 5 shows the distribution of the equipotential lines in the source lens unit applied to the conventional micro-electro-optical column without the control electrode portion. The electron beam distribution of the drawing electrode portion 121, the acceleration electrode portion 123 and the limiting electrode portion 124 And the diameters of the through holes are all different. 5, the diameter of the leading electrode passage hole of the drawing electrode section 121 is 5 mu m, the diameter of the acceleration electrode passage hole of the acceleration electrode section 123 is 100 mu m, ) Has a diameter of the limiting electrode passage hole of 2.5 占 퐉.

도 6은 제어 전극부가 없는 종래의 초소형 전자 광학 컬럼에 적용된 소스 렌즈부에서의 등전위선 분포를 나타낸 것으로, 인출 전극부(121)의 인출 전극 통과공의 직경 및 가속 전극부(123)의 가속 전극 통과공은 직경이 50 ㎛로 같게 형성된 경우이다. 그리고, 제한 전극부(124)의 제한 전극 통과공의 직경은 2.5 ㎛로 형성된다. 6 shows the distribution of the equipotential lines in the source lens portion applied to the conventional microelectronic column without the control electrode portion. The diameter of the drawing electrode passage of the drawing electrode portion 121 and the diameter of the accelerating electrode portion 123 of the acceleration electrode portion 123 A through hole is formed when the diameter is equal to 50 탆. The diameter of the limiting electrode passage hole of the limiting electrode portion 124 is 2.5 占 퐉.

도 7은 제어 전극부(122)가 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼에 적용된 소스 렌즈부에서의 등전위선 분포를 나타낸 것으로, 인출 전극부(121), 가속 전극부(123), 제한 전극부(124) 각각의 인출 전극 통과공, 가속 전극 통과공, 제한 전극 통과공의 직경은 도 6의 경우와 같다. 그리고, 제어 전극부(122)의 제어 전극 통과공의 직경은 50 ㎛로 형성된 경우이다. 7 shows the distribution of the equipotential lines in the source lens unit applied to the micro-electro-optical column according to the embodiment of the present invention in which the control electrode unit 122 is constituted. The drawing electrode unit 121, the acceleration electrode unit 123, The diameter of the leading electrode passage hole, the acceleration electrode passage hole, and the limiting electrode passage hole of each of the restriction electrode portions 124 are the same as those in FIG. The diameter of the control electrode passage hole of the control electrode portion 122 is 50 占 퐉.

도 5 내지 7에 따른 초소형 전자 광학 컬럼에 있어서, 전자 방출원(110)에는 -1 kV, 인출 전극부(121)에는 -700 V, 제한 전극부(124)에는 0 V가 인가되었다. 그리고, 도 5의 가속 전극부(123)와 도 6의 가속 전극부(123)에는 (a) 0V, (b) -500 V, 그리고 (c) -850 V가 각각 인가된 경우이다. 그리고, 도 7에 있어서, 제어 전극부(122)에는 (a) 0V, (b) -500 V, 그리고 (c) -850 V가 각각 인가되어졌으며, 가속 전극부(123)에는 동일하게 0V가 인가되어졌다. 도 5 내지 도 7을 통하여, 제어 전극부(122)의 유무에 따라 등전위선 분포 특성이 달라짐을 확인할 수 있다.
In the micro-electro-optic column according to Figs. 5 to 7, -1 kV was applied to the electron emitting source 110, -700 V was applied to the extraction electrode portion 121, and 0 V was applied to the limiting electrode portion 124. (A) 0 V, (b) -500 V, and (c) -850 V are applied to the acceleration electrode unit 123 of FIG. 5 and the acceleration electrode unit 123 of FIG. 6, respectively. 7, (a) 0 V, (b) -500 V, and (c) -850 V are applied to the control electrode unit 122 and 0 V is applied to the acceleration electrode unit 123 . 5 to 7, it can be seen that the equipotential line distribution characteristics are varied depending on the presence or absence of the control electrode unit 122. [

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼과 종래의 초소형 전자 광학 컬럼의 타겟에서의 전자빔 크기를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing electron beam sizes in a target of a microelectronic optical column according to an embodiment of the present invention and a conventional microelectronic optical column.

도 8에서 solid line의 경우는 참고문헌(J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 13, No. 6, pp. 2498, Nov/Dec 1995)에 공지된 시뮬레이션 결과에 의한 것으로 open circles는 감속모드의 경우, open squares는 가속모드의 경우를 각각 나타낸 것이다. 또한 solid circles는 open circles의 초소형 구조를 발명자가 직접 시뮬레이션으로 검증해 본 것으로 참고문헌의 결과와 거의 일치함을 알 수 있다. 본 발명에 의한 결과는 solid star로 나타내었으며, 도 6과 도 7을 통하여 살펴본 상이한 등전위선 분포 특성과, 전자빔의 발산력이 억제되는 전자빔 궤적(Trajectory)의 효과로 인하여, 시료 표면에서의 탐침의 크기인 전자빔의 크기가 대폭 감소된 것을 확인할 수 있다. In the case of the solid line in FIG. 8, the simulation result is known from reference (J. Vac. Sci. Technol., Vol. 13, No. 6, pp. 2498, Nov / Dec 1995) In the case of the mode, the open squares represent the case of the acceleration mode, respectively. In addition, the solid circles have been verified by direct simulation by the inventors of the microcircuit structure of the open circles, which is almost the same as the result of the reference document. The results of the present invention are represented by a solid star. Due to the different equipotential line distribution characteristics shown in FIGS. 6 and 7 and the effect of the electron beam trajectory in which the divergence of the electron beam is suppressed, The size of the electron beam is greatly reduced.

본 발명의 경우는 감속모드에서 구동시킨 결과임에도 불구하고 종래의 초소형 전자 컬럼의 가속 모드에서 구현되어진 결과보다도 우수함을 알 수 있다. 따라서 감속모드로 구동시켜 우수한 전자빔 집속효과를 얻을 수 있음과 동시에 가속모드로 구동시키는 경우보다도 시료 표면에서의 스캔 영역(scan field)을 증가시킬 수 있다.
It can be seen that the present invention is superior to the result realized in the acceleration mode of the conventional micro electron column despite the result of driving in the deceleration mode. Therefore, it is possible to obtain a good electron beam focusing effect by driving in the deceleration mode, and at the same time, the scan field on the surface of the sample can be increased as compared with the case of driving in the acceleration mode.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the structure and operation of a microelectronic column according to another embodiment of the present invention will be described.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼의 구성을 나타낸 사시도이다. FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of a micro-electro-optical column according to another embodiment of the present invention. 10 is a perspective view illustrating a configuration of a microelectronic optical column according to another embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(200, 300)은 도 1에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(100)과 편향부의 구성 및 위치가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 도 9 및 도 10에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(200, 300)은 편향부를 중심으로 설명하며, 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. The micro-electro-optical columns 200 and 300 according to FIGS. 9 and 10 have different configurations and positions from those of the micro-electro-optical column 100 shown in FIG. Therefore, hereinafter, the micro-electro-optical columns 200 and 300 according to FIGS. 9 and 10 will be mainly described with reference to the deflecting portion, and the same reference numerals are assigned to the same components, and detailed description thereof is omitted.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(200)은 제 1 서브 편향부(131)는 소스 렌즈부(120)와 집속 렌즈부(140)의 사이에 형성되며, 제 2 서브 편향부(132)는 집속 렌즈부(140)와 타겟(T)의 사이에 형성된다. 이 때, 제 1 서브 편향부(131)는 소스 렌즈부(120)를 통과한 전자빔을 집속 렌즈부(140)의 제 1 서브 전극 통과공(141a)의 중앙을 통과할 수 있도록 조정하며 또한 전자빔의 형상(비점수차)을 보정하고, 제 2 서브 편향부(132)는 집속 렌즈부(140)를 통과한 전자빔을 편향시킨다. Referring to FIG. 9, the micro-electro-optical column 200 according to another embodiment of the present invention includes a first sub-deflecting unit 131 formed between the source lens unit 120 and the focusing lens unit 140, The second sub-deflecting portion 132 is formed between the focusing lens unit 140 and the target T. [ At this time, the first sub-deflecting unit 131 adjusts the electron beam passing through the source lens unit 120 to pass through the center of the first sub-electrode passing hole 141a of the focusing lens unit 140, And the second sub-deflecting unit 132 deflects the electron beam passing through the focusing lens unit 140. The second sub-

도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초소형 전자 광학 컬럼(300)은 제 1 서브 편향부(131)만이 집속 렌즈부(140)와 타겟(T)의 사이에 형성된다. 이 때, 제 1 서브 편향부(131)는 집속 렌즈부(140)를 통과한 전자빔을 편향시킨다. Referring to FIG. 10, in the micro-electro-optical column 300 according to another embodiment of the present invention, only the first sub-deflecting portion 131 is formed between the focusing lens unit 140 and the target T. FIG. At this time, the first sub-deflecting unit 131 deflects the electron beam passing through the focusing lens unit 140.

상기의 본 발명의 실시예들에서 제시된 팁 전극(111)은 전계 전자 방출(field emission)이나 쇼트키 전계 전자 방출(Schottky field emission) 원리를 이용하는 것으로, 이러한 전계 전자 방출 원리가 적용되어질 수 있는 탄소나노튜브(Carbon nanotube)나 그래핀(Graphene)등의 나노 물질들을 본 발명의 전자방출원에 적용할 수도 있다.
The tip electrode 111 shown in the above embodiments of the present invention uses a field emission or a Schottky field emission principle, and the carbon electrode Nanomaterials such as carbon nanotubes and graphene can also be applied to the electron emission sources of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 초소형 전자 광학 컬럼은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the micro-electro-optical column according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments can be applied to all or a part of each embodiment so that various modifications can be made. Some of which may be selectively combined.

100; 초소형 전자 광학 컬럼
110; 전자 방출원 111; 팁 전극
120; 소스 렌즈부
121; 인출 전극부 121a; 인출 전극 통과공
122; 제어 전극부 122a; 제어 전극 통과공
123; 가속 전극부 123a; 가속 전극 통과공
124; 제한 전극부 124a; 제한 전극 통과공
130; 편향부
131; 제 1 서브 편향부 132; 제 2 서브 편향부
140; 집속 렌즈부
141; 제 1 서브 전극부 141a; 제 1 서브 전극 통과공
142; 제 2 서브 전극부 142a; 제 2 서브 전극 통과공
143; 제 3 서브 전극부 143a; 제 3 서브 전극 통과공
T; 타겟100; Microelectronic Optical Column
110; An electron emission source 111; Tip electrode
120; The source lens unit
121; The extraction electrode portion 121a; Drawing electrode passing hole
122; A control electrode portion 122a; Control electrode through hole
123; Acceleration electrode portion 123a; Accelerating electrode passing hole
124; A limiting electrode portion 124a; Limiting electrode through hole
130; The deflection portion
131; A first sub-deflecting portion 132; The second sub-
140; The focusing lens unit
141; A first sub-electrode portion 141a; The first sub-
142; A second sub-electrode portion 142a; The second sub-
143; A third sub-electrode portion 143a; The third sub-
T; target

Claims (13)

전계 전자 방출 원리를 이용하여 전자를 방출시키는 전자 방출원;
상기 전자 방출원으로부터 전자 방출을 유도하여 전자빔이 형성되게 하는 소스 렌즈부;
상기 전자빔을 편향시키는 편향부; 및
상기 편향부를 통과한 상기 전자빔을 타겟에 집속시키는 집속 렌즈부를 포함하며,
상기 소스 렌즈부는
상기 전자 방출원에서의 전자 방출을 유도하는 인출 전극부;
상기 인출 전극부에서 방출된 상기 전자를 가속하는 가속 전극부; 및
상기 인출 전극부와 상기 가속 전극부 사이에 형성되어, 상기 전자 방출원에서 발생되는 상기 전자빔의 집속력을 조절하기 위해, 동작거리에 따라 전압이 유동적으로 인가되는 제어 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.An electron emission source that emits electrons by using an electric field electron emission principle;
A source lens unit for inducing electron emission from the electron emission source to form an electron beam;
A deflection unit for deflecting the electron beam; And
And a focusing lens unit for focusing the electron beam that has passed through the deflecting unit onto a target,
The source lens unit
An extraction electrode unit for inducing electron emission in the electron emission source;
An acceleration electrode part for accelerating the electrons emitted from the drawing electrode part; And
And a control electrode part formed between the drawing electrode part and the acceleration electrode part and having a voltage applied in accordance with an operation distance so as to control a focusing speed of the electron beam generated in the electron emission source. Microelectronic optical column. 청구항 1에 있어서,
상기 소스 렌즈부는,
상기 가속 전극부에 의하여 가속된 상기 전자에 의한 전자빔의 양과 크기를 제어하는 제한 전극부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.The method according to claim 1,
The source lens unit includes:
And a limiting electrode part for controlling the amount and size of the electron beam by the electrons accelerated by the acceleration electrode part. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제어 전극부에서 상기 전자빔이 통과하는 제어 전극 통과공의 직경은, 상기 인출 전극부에 형성된 상기 전자빔이 통과하는 인출 전극 통과공의 직경과 같거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.The method according to claim 1,
Wherein a diameter of the control electrode passing hole through which the electron beam passes in the control electrode portion is formed to be equal to or larger than a diameter of a drawing electrode passing hole through which the electron beam formed in the drawing electrode portion passes. 청구항 1에 있어서,
상기 편향부는 각각 상기 전자빔을 편향시키는 제 1 서브 편향부 및 제 2 서브 편향부를 포함하는 8중극 정전 2중 편향부(Octupole electrostatic double deflector) 또는 4중극 정전 2중 편향부(Quadrupole electrostatic double deflector)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼. The method according to claim 1,
The deflecting unit may include an octupole electrostatic double deflector or a quadrupole electrostatic double deflector including a first sub deflector and a second sub deflector for deflecting the electron beam, Wherein the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other. 청구항 5에 있어서,
상기 제 1 서브 편향부 및 상기 제 2 서브 편향부는 상기 소스 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 편향시키도록, 상기 소스 렌즈부와 상기 집속 렌즈부의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.The method of claim 5,
Wherein the first sub-deflection portion and the second sub-deflection portion are formed between the source lens portion and the focusing lens portion so as to deflect the electron beam that has passed through the source lens portion. 청구항 5에 있어서,
상기 제 1 서브 편향부는 상기 소스 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 상기 집속 렌즈부의 중심부를 통과하게 조정하거나 상기 전자빔의 형상을 조정하도록 상기 소스 렌즈부와 상기 집속 렌즈부의 사이에 형성되며,
상기 제 2 서브 편향부는 상기 집속 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 편향시키도록 상기 집속 렌즈부와 상기 타겟의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.The method of claim 5,
Wherein the first sub-deflecting portion is formed between the source lens portion and the focusing lens portion to adjust the electron beam passing through the center portion of the focusing lens portion or to adjust the shape of the electron beam,
And the second sub-deflecting portion is formed between the focusing lens portion and the target so as to deflect the electron beam passing through the focusing lens portion. 청구항 1에 있어서,
상기 편향부는 상기 소스 렌즈부를 통과한 상기 전자빔을 편향시키도록, 상기 소스 렌즈부와 상기 타겟의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼. The method according to claim 1,
Wherein the deflecting portion is formed between the source lens portion and the target so as to deflect the electron beam that has passed through the source lens portion. 청구항 1에 있어서,
상기 집속 렌즈부는 복수개의 서브 전극부를 포함하는 아인젤 렌즈(Einzel lens)로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼. The method according to claim 1,
Wherein the focusing lens unit is formed of an Einzel lens including a plurality of sub-electrode units. 청구항 1에 있어서,
상기 제어 전극부는 상기 인출 전극부와 상기 가속 전극부로부터 각각 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼. The method according to claim 1,
Wherein the control electrode portion is located within a range of 100 占 퐉 to 500 占 퐉 from the extraction electrode portion and the acceleration electrode portion, respectively. 청구항 1에 있어서,
상기 제어 전극부에는 상기 전자 방출원에 인가되는 전압의 90% 이하의 전압이 유동적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼. The method according to claim 1,
Wherein a voltage of 90% or less of a voltage applied to the electron emission source is fluidly applied to the control electrode portion. 청구항 1에 있어서,
전자 방출원은,
텅스텐(W), 몰리브텐(Mo), 탄화하프늄(HfC), 실리콘(Si), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등을 이용하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.The method according to claim 1,
The electron-
And is formed using tungsten (W), molybdenum (Mo), hafnium carbide (HfC), silicon (Si), carbon nanotube, graphene, column. 청구항 1에 있어서,
상기 동작거리는 상기 집속 렌즈부의 출구에서부터 상기 타겟까지의 거리인 것을 특징으로 하는 초소형 전자 광학 컬럼.The method according to claim 1,
Wherein the operation distance is a distance from the exit of the focusing lens unit to the target.
KR1020130010826A 2013-01-31 2013-01-31 Micron electron optical column KR101415745B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130010826A KR101415745B1 (en) 2013-01-31 2013-01-31 Micron electron optical column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130010826A KR101415745B1 (en) 2013-01-31 2013-01-31 Micron electron optical column

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101415745B1 true KR101415745B1 (en) 2014-07-09

Family

ID=51741298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130010826A KR101415745B1 (en) 2013-01-31 2013-01-31 Micron electron optical column

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101415745B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160089605A (en) 2015-01-19 2016-07-28 선문대학교 산학협력단 Electrostatic Quadrupole Deflector for Microcolumn
US9666407B2 (en) 2015-02-25 2017-05-30 Industry-University Cooperation Foundation Sunmoon University Electrostatic quadrupole deflector for microcolumn
KR20170089386A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 한국전자통신연구원 X-ray tube
KR20170098682A (en) * 2016-02-22 2017-08-30 닛신 이온기기 가부시기가이샤 Ion beam irradiation apparatus
CN109767971A (en) * 2019-03-08 2019-05-17 昆山禾信质谱技术有限公司 Two-dimensional beam deflection device
US11342153B2 (en) 2020-03-24 2022-05-24 Electronics And Telecommunications Research Institute Field emission device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1092361A (en) * 1996-09-11 1998-04-10 Hitachi Ltd Field emission type charged particle gun
KR20070058724A (en) * 2005-12-05 2007-06-11 전자빔기술센터 주식회사 Method for focusing electron beam in electron column

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1092361A (en) * 1996-09-11 1998-04-10 Hitachi Ltd Field emission type charged particle gun
KR20070058724A (en) * 2005-12-05 2007-06-11 전자빔기술센터 주식회사 Method for focusing electron beam in electron column

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160089605A (en) 2015-01-19 2016-07-28 선문대학교 산학협력단 Electrostatic Quadrupole Deflector for Microcolumn
KR101667771B1 (en) * 2015-01-19 2016-10-20 선문대학교 산학협력단 Electrostatic Quadrupole Deflector for Microcolumn
US9666407B2 (en) 2015-02-25 2017-05-30 Industry-University Cooperation Foundation Sunmoon University Electrostatic quadrupole deflector for microcolumn
KR20170089386A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 한국전자통신연구원 X-ray tube
KR102231275B1 (en) 2016-01-26 2021-03-23 한국전자통신연구원 X-ray tube
KR20170098682A (en) * 2016-02-22 2017-08-30 닛신 이온기기 가부시기가이샤 Ion beam irradiation apparatus
KR102006810B1 (en) 2016-02-22 2019-08-05 닛신 이온기기 가부시기가이샤 Ion beam irradiation apparatus
CN109767971A (en) * 2019-03-08 2019-05-17 昆山禾信质谱技术有限公司 Two-dimensional beam deflection device
US11342153B2 (en) 2020-03-24 2022-05-24 Electronics And Telecommunications Research Institute Field emission device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10541112B2 (en) Charged particle beam system and method of operating the same
KR101415745B1 (en) Micron electron optical column
US6897458B2 (en) Electron beam exposure system
TWI557769B (en) Electron beam wafer inspection system and method for operation thereof
US8710453B2 (en) Charged particle source with multiple selectable particle emitters
US7135677B2 (en) Beam guiding arrangement, imaging method, electron microscopy system and electron lithography system
KR101010338B1 (en) Method for changing energy of electron beam in electron column
KR101405357B1 (en) Compact micron electron optical column
KR20160102588A (en) Micro-electron column having an electron emitter improving the density of an electron beam emitted from a nano structure tip
JP2016197503A (en) Electron beam device
CN115223831B (en) Charged particle beam apparatus, multi-beamlet assembly and method of inspecting a sample
US7598498B2 (en) Electric field lens and ion implanter having the same
Yasuda et al. Multiaxis and multibeam technology for high throughput maskless E-beam lithography
US8921805B2 (en) Ion beam system and method of operating an ion beam system
JP4322823B2 (en) Electron beam drawing device
KR101818079B1 (en) Micro-electron column having nano structure tip with easily aligning
JP2019114340A (en) Cathode
KR101818080B1 (en) Micro-electron column having an electron emitter improving the density of an electron beam emitted from a nano structure tip
KR101588275B1 (en) Micro-column having a source lens which comprises four electrodes for easy fabrication
WO2021249669A1 (en) Particle beam system with multi-source system and multi-beam particle microscope
KR20160102587A (en) Micro-electron column having nano structure tip with easily aligning

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180409

Year of fee payment: 5